KR101174951B1 - 매우 균일한 입자 크기를 갖는 유기 입자를 포함하는내긁힘성 광학 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 필름에 관한 것으로, 상기 광학 필름은:
(a) 제1 표면 및 제2 표면을 가지는 투명 기판;
(b) 요철 구조를 가지고 유기 입자를 함유하는 제1 하드 코트층으로 이루어지며, 상기 기판의 제1 표면 상에 위치하는 확산층; 및
(c) 매끄러운 표면을 가지고 제2 하드 코트층으로 이루어지며, 상기 기판의 제2 표면 상에 위치하는 내긁힘층을 포함하고,
상기 제1 하드 코트층 내의 유기 입자는 중합 단위로서 적어도 하나의 단관능성 아크릴레이트 단량체 및 적어도 하나의 다관능성 아크릴레이트 단량체를 포함하는 폴리아크릴레이트 수지로 형성되며, 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 사용된 단량체 총중량에 대해 약 30 내지 70 중량%의 양으로 존재하고, 상기 유기 입자는 단일 평균 입자 크기를 가지며, 평균 입자 크기의 약 ±5% 내 범위의 입자 크기 분포를 갖는다.

Description

매우 균일한 입자 크기를 갖는 유기 입자를 포함하는 내긁힘성 광학 필름{SCRATCH-RESISTANT OPTICAL FILM HAVING ORGANIC PARTICLES WITH HIGHLY UNIFORM PARTICLE SIZE}
본 발명은 광학 필름에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 백라이트 모듈에 적용할 수 있는 확산 필름에 관한 것이다.
액정 패널은 그 자체로 빛을 방사할 수 없기 때문에, 광원으로 작용하는 백라이트 모듈은 LCD의 기능을 나타내기 위한 중요한 소자로서 LCD의 휘도 (luminance)를 향상시키기 위해 상당히 중요하다.
최근, 임의의 소자 디자인을 바꾸거나 별도의 에너지를 소비하는 일 없이 광원의 사용 효율을 최적화하여 가장 효율적으로 적용되도록 하기 위해, LCD 패널의 휘도 (brightness)를 향상시키는 백라이트 모듈에 다양한 광학 필름을 적용하는 것이 가장 경제적이고 편리한 해결책이 되었다. 도 1은 다양한 광학 필름을 포함하는 백라이트 모듈의 단순화된 개략적 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전형적인 백라이트 모듈에 포함되는 광학 필름은 도광판 (2)의 하부측에 위치하는 반사 필름 (1); 및 도광판 (2)의 상부측에 위치하는 다른 광학 필름을 포함하고, 상기 다른 광학 필름은 하부에서 상부 쪽으로 하부 확산 필름 (3), 휘도 향상 필름 (brightness enhancement film) (4,5) 및 보호 확산 필름 (6)을 순서대로 포함한다.
상기 휘도 향상 필름의 주요 기능은 굴절 및 내부 전반사에 의해 모든 방향에서 도광판으로부터 방사된 산란된 광선을 모아, LCD의 휘도를 향상시키기 위해 약 ±35도의 축 방향으로 광선을 집중시키는 것과 관련된다. 상기 휘도 향상 필름은 규칙적 또는 불규칙한 프리즘의 미세 구조에 의해 빛을 모으는 효과를 달성한다. 그러나 프리즘의 구조가 패널과 접촉하면, 긁힘 (scratch)이 발생하는 경향이 있어 광학 특성에 영향을 준다. 현재, 공업적으로는 별다른 해결책이 없으나, 운송 중 진동에 의해 유발되는 휘도 향상 필름과 패널 사이의 손상을 방지하기 위해 보호 확산 필름 ("상부 확산 필름"이라고도 일컬어짐)을 사용하고 있다.
더욱이, 보호 확산 필름의 기능은 균일한 휘도를 얻기 위해 휘도 향상 필름을 통과하는 빛을 산란시키고, 휘도 향상 필름의 패턴을 제거하며, 휘도 향상 필름을 보호하는 것을 포함한다. 상기 보호 확산 필름의 작동 원리는 빛이 다른 굴절률을 갖는 2개의 매개물을 통과하도록 하는 것이고, 그에 따라 빛은 굴절, 반사 및 산란되어 광학 확산 효과를 달성한다.
종래 보호 확산 필름은 2가지 타입, 예컨대 내부 확산 타입 (inner-diffusion type) 및 표면 확산 타입 (surface-diffusion type)을 포함한다. 상기 내부 확산 타입은 유기 및 무기 입자와 함께 폴리카보네이트 (PC), 폴리스티렌 또는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 수지로 구성된다. 확산 입자를 이용함으로써, 빛이 다른 굴절률을 갖는 2개의 매개물을 통과하기 때문에 빛은 굴절 및 산란될 것이고, 그 결과 광원으로부터 방사된 직선의 빛은 균일한 표면 빛으로 확산될 수 있다. 다시 말해, 광원 아래로부터의 빛은 확산 필름에 의해 산란되어 위쪽으로 균일하게 흩어진 다음, 방사된다. 상기 표면 확산 타입은 투명 수지판의 표면을 거칠게 함으로써 빛을 반사 및 굴절시킨다. 그러나 상기 표면 확산 타입은 시간이 지남에 따라 소비되고 제조 과정이 복잡하며 비용도 비교적 비싸다.
종래 문헌에 따르면, 보통 내부 확산 타입의 보호 확산 필름은 넓은 입자 크기 분포 및 다른 입자 크기를 갖는 확산 입자를 이용하는 것이 알려져 있다. 다시 말해, 확산 입자의 입자 크기 분포 (y는 입자의 양을 나타내고, x는 입자 크기를 나타냄)는 넓은 단일-피크 분포이다. 예를 들어, 사용되는 입자는 약 15㎛의 평균 입자 크기를 갖고, 상기 입자의 입자 크기 분포는 일반적으로 약 1㎛ 내지 약 30㎛의 범위에 있다. 또한 종래 문헌에 따르면, 다른 평균 입자 크기를 갖는 2그룹 이상의 혼합물이 확산 입자로서 사용될 수 있다. 다시 말해, 확산 입자의 입자 크기 분포 (y는 입자의 양을 나타내고, x는 입자 크기를 나타냄)는 2개의 (다중)-피크 분포이다. 광 확산 효과는 넓은 단일-피크 입자 크기 분포 또는 2개의 (다중)-피크 입자 크기 분포를 가지는 확산 입자를 사용함으로써 향상될 수 있기는 하나, 입자의 다른 입자 크기로 인해 빛은 불규칙하게 산란될 것이고, 그 결과 광원은 효율적으로 이용될 수 없다.
확산 필름 내에서 확산 입자가 모여서 서로 부착 (adhered)되는 경우, 광 확산 균일성에 영향을 받을 뿐만 아니라, 디스플레이의 표면 위에 암점 (dark spot) 이 발생할 수도 있다는 것이 알려져 있다. 상기한 문제점들을 해결하기 위해, 미국 특허 7,218,450 B2는 적층 비 (lamination ratio), 응집된 입자의 입자 크기를 포함하는 특정 변수를 갖는 확산 입자로서 단일 분포를 갖는 하나 이상의 유기 또는 무기 입자의 사용을 개시하는데, 단일 분포를 갖는 2종류의 입자가 사용되는 경우, 단일 분포를 갖는 2종류 입자의 평균 입자 크기는 특정 식을 만족시킨다. 미국 특허 7,218,450 B2에서 사용된 단일 분포를 갖는 입자의 95%는 평균 입자 크기의 ±15% 내의 범위인 입자 크기를 갖는다. 미국 특허 7,218,450 B2는 또한 좁은 입자 크기 분포를 갖는 확산 입자의 사용을 개시하고는 있으나, 확산 입자의 가교도에 대한 언급은 하고 있지 않다. 사실 확산 입자의 불충분한 가교도는 불가피하게 약간의 문제를 일으킨다. 예를 들어, 낮은 가교도를 갖는 입자는 결합제 내의 용매와 상호 작용하여 팽창할 것이다. 따라서, 높은 가교도를 갖는 입자와 비교하여, 낮은 가교도를 갖는 입자는 낮은 내용매성을 가질 것이다. 더욱이, 용매가 흡수되기 때문에 낮은 가교도를 갖는 입자의 부피가 변화하여, 입자의 광학 특성은 불안정해 지고, 입자 표면 상에서의 점도가 증가되므로, 그 결과 입자는 서로 용이하게 응집되어, 코팅 공정성 및 확산 필름의 광확산 효과에 더욱 영향을 끼친다.
따라서, 현재 기술에서는 보호 확산 필름의 확산 효율이 현재의 요구를 만족시키고는 있으나, 보호 확산 필름의 휘도는 LCD에 적용하기 충분하지 않다. 따라서, 현재 기술로는 보호 확산 필름의 휘도를 더욱 향상시킴으로써 LCD의 전체 휘도를 증가시킬 필요가 있다.
발명의 요약
본 발명은 운송 중 진동에 의해 유발되는 다른 광학 필름과 패널 사이의 손상을 방지하는 내긁힘성 광학 필름을 제공한다.
본 발명은 또한 매우 균일한 입자 크기를 갖는 유기 입자를 함유하는 내긁힘성 광학 필름을 제공하고, 상기 내긁힘성 광학 필름은 광학 필름의 휘도를 효과적으로 향상시키고자, 다양한 입자 크기를 갖는 유기 입자를 이용함으로써 유발되는 광원의 소비를 방지하기 위해 균일한 입자 크기를 갖는 유기 입자를 포함한다.
본 발명은 또한 내용매성이고, 필름의 광학 특성을 불안정하게 하는 유기 입자의 팽창을 방지할 수 있는 가교도가 높은 유기 입자를 함유하는 내긁힘성 광학 필름을 제공한다. 한편, 유기 입자의 내긁힘성 및 내마모성을 향상시키고자, 유기 입자의 가교도를 향상시킴으로써 유기 입자의 경도가 향상된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내긁힘성 광학 필름을 제공하는데, 상기 내긁힘성 광학 필름은 (a) 제1 표면 및 제2 표면을 가지는 투명 기판; (b) 요 철 구조를 가지고 유기 입자를 함유하는 제1 하드 코트층 (hard coat layer)으로 이루어지며, 상기 기판의 제1 표면 상에 위치하는 확산층; 및 (c) 매끄러운 표면을 가지고 제2 하드 코트층으로 이루어지며, 상기 기판 의 제2 표면 상에 위치하는 내긁힘층을 포함하고, 상기 제1 하드 코트층 내의 유기 입자는 중합 단위로서 적어도 하나의 단관능성 아크릴레이트 단량체 및 적어도 하나의 다관능성 아크릴레이트 단량체를 포함하는 폴리아크릴레이트 수지로 형성되며, 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 사용된 단량체 총중량에 대해 약 30 중량% 내지 70 중량%의 양으로 존재하고, 상기 유기 입자는 단일 평균 입자 크기를 가지며, 평균 입자 크기의 약 ±5% 내 범위의 입자 크기 분포를 갖는다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 내긁힘성 광학 필름은 도면을 참조한 구현예에 의해 하기에 구체적으로 설명되어 있다.
도 2는 본 발명의 내긁힘성 광학 필름을 도시한다. 도 2에 도시한 것처럼, 본 발명의 내긁힘성 광학 필름은 제1 표면(15) 및 제2 표면(16)을 가지는 기판 (12)을 포함하며, 기판(12)의 제1 표면(15)에는 요철 구조를 가지며, 유기 입자(14)를 포함하는 확산층(13)이 있고, 기판의 제2 표면(16)에는 매끄러운 표면을 가지는 내긁힘층(11)이 있다.
본 발명의 내긁힘성 광학 필름에서 사용되는 기판(12)은 유리 또는 플라스틱과 같이 당업자에게 알려진 임의의 기판일 수 있다. 플라스틱 기판은 특별히 제한되지는 않고, 당업자에게 알려진 임의의 것이 될 수 있으며, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)와 같은 폴리에스테르 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)와 같은 폴리아크릴레이트 수지; 폴리이미드 수지; 폴리스티렌 수지; 폴리시클로올레핀 수지; 폴리올레핀 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리우레탄 수지; 트리아세테이트 셀룰로오스 (TAC); 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 바람직한 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리시클로올레핀 수지, 또는 트리아세테이트 셀룰로오스, 또는 이들의 혼합물로 형성된 것이다. 더욱 바람직하게, 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 제1 광학층의 두께는 보통 광학 제품의 원하는 목적에 따라 16㎛ 내지 250㎛의 범위 내가 바람직하다.
플라스틱 기판을 사용하는 경우, 경도를 강화하고, 기판 표면의 긁힘을 방지하기 위하여 플라스틱 기판의 표면에 하드 코트층을 형성하여, 내긁힘성 효과를 달성할 수 있다. 또한, 경화하는 동안 일정하지 않은 스트레스에 의해 발생하는 뒤틀림 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 열 및 UV 방사를 이용한 이중 경화 방식으로 하드 코트 용액을 사용 및 처리하여, 기판(12)의 제1 표면(15)과 제2 표면(16) 상에 제1 하드 코트층과 제2 하드 코트층을 형성한다. 본 발명에 따라, 제1 및 제2 하드 코트층을 형성하기 위해 사용되는 하드 코트 용액은 동일하거나 다를 수 있으며, 대전방지제, UV 경화 수지 및 열경화성 수지, 열가소성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 수지를 포함한다. 바람직하게, 상기 하드 코트 용액은 대전 방지제, UV 경화 수지 및 열경화성 수지를 포함한다. 열경화성 수지의 고강도 및 우수한 강성(toughness)에 의하여, 얻어진 하드 코트층은 탁월한 내열성 및 극히 낮은 부피 수축성을 가질 수 있다.
본 발명에 적합한 대전 방지제는 에폭시 글리세린 지방산 에스테르, 4급 아민 화합물, 지방족 아민 유도체, 에폭시 수지(폴리에틸렌 옥사이드와 같은), 실록산, 또는 폴리(에틸렌글리콜)에스테르, 폴리(에틸렌글리콜)에테르 등과 같은 또 다른 알코올 유도체와 같이 당업자에게 알려진 임의의 대전 방지제를 사용할 수 있으나, 이들로 한정되지는 않는다.
본 발명의 하드 코트 용액에 적합한 UV 경화 수지는 하나 이상의 관능기를 가지는 적어도 하나의 아크릴 단량체 또는 아크릴레이트 단량체를 포함하며, 이 중 아크릴레이트 단량체가 바람직하다. 본 발명에 적합한 아크릴레이트 단량체는 예를 들어 메타크릴레이트 단량체, 아크릴레이트 단량체, 우레탄 아크릴레이트 단량체, 폴리에스테르 아크릴레이트 단량체 또는 에폭시 아크릴레이트 단량체를 포함하지만, 이들로 한정되지는 않으며, 이들 중 (메트)아크릴레이트 단량체가 바람직하다.
예를 들어, 본 발명에 사용하는 (메트)아크릴레이트 단량체는 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-페녹시 에틸 아크릴레이트, 에톡시화 2-페녹시 에틸 아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 시클릭 트리메틸올프로판 포르말 아크릴레이트, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 히드록시피발일 히드록시피발레이트 디아크릴레이트, 에톡시화 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이 트, 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트, 에톡시화 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 프로폭시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀-A 디메타크릴레이트, 2-메틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 에톡시화 2-메틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 포스페이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 에톡시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 프로폭시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 메타아크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트 (HEA), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA), 트리프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 알릴화 시클로헥실 디메타크릴레이트, 이소시아누레이트 디메타크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 프로폭시화 글리세롤 트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게, 아크릴레이트 단량체는 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트 및 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트를 포함한다.
하드 코트 용액의 필름 형성성을 향상하기 위하여, 본 발명의 UV 경화 수지는 103 내지 104 범위의 분자량을 갖는 올리고머를 선택적으로 포함할 수 있다. 올리고머의 종류는 아크릴레이트 올리고머와 같이 당업자에게 잘 알려져 있고, 예를 들어, 지방족 우레탄 아크릴레이트, 지방족 우레탄 헥사아크릴레이트 및 방향족 우레탄 헥사아크릴레이트와 같은 우레탄 아크릴레이트; 비스페놀-A 에폭시 디아크릴레이트 및 노볼락 에폭시 아크릴레이트와 같은 에폭시 아크릴레이트; 폴리에스테르 디아크릴레이트와 같은 폴리에스테르 아크릴레이트; 또는 호모-아크릴레이트를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 하드 코트 용액에 유용한 열경화성 수지의 평균 분자량은 일반적으로 104 내지 2×106, 바람직하게는 2×104 내지 3×105, 보다 바람직하게는 4×104 내지 105 범위이다. 본 발명의 열경화성 수지는 히드록실기(-OH) 및/또는 카르복실기(-COOH)-함유 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리메타크릴레이트 수지, 폴리아미드 수지, 플루오로 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 그 중, 폴리메타크릴 폴리올 수지와 같이 히드록실기(-OH) 및/또는 카르복실기(-COOH)를 포함하는 폴리메타크릴레이트 수지 또는 폴리아크릴레이트 수지가 바람직하다.
본 발명에서 사용될 수 있는 열가소성 수지는 폴리에스테르 수지; 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리메타크릴레이트 수지, 및 이들의 혼합물로 이루 어진 군에서 선택된다.
본 발명에 따르면, 제1 및 제2 하드 코트층을 형성하기 위한 하드 코트 용액은 당업자에게 알려져 있는 임의의 첨가제를 선택적으로 포함할 수 있는데, 이는 경화제, 광 개시제, 형광 증백제, UV 흡수제, 평활제, 습윤제, 분산제, 안정화제 또는 무기 미립자를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 적당한 경화제는 당업자에게 자명하며, 서로 화학적 결합으로 가교결합을 형성하여 분자를 형성할 수 있는 임의의 경화제일 수 있으며, 예를 들어 디이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트를 들 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 광 개시제는 광 조사에 의해 자유 라디칼을 발생시키고, 자유 라디칼의 전달을 통해 중합 반응을 유발하는 것이다. 본 발명에서 사용하는 광 개시제는 특별하게 한정되지 않으며, 예를 들어 벤조페논, 벤조인, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-히드록시 시클로헥실 페닐 케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐 포스핀 옥사이드, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이로 한정되는 것은 아니다. 바람직하게, 광 개시제는 벤조페논 또는 1-히드록시 시클로헥실 페닐 케톤이다.
본 발명에 적당한 형광 증백제는 특별히 한정되지 않고, 당업자에게 잘 알려진 임의의 형광 증백제일 수 있으며, 이는 예를 들어, 벤조옥사졸, 벤즈이미다졸 또는 디페닐에틸렌 비스트리아진을 포함하나 이에 한정되지는 않는 유기물; 또는 예를 들어, 황화 아연을 포함하나 이에 한정되지는 않는 무기물일 수 있다.
본 발명에 적당한 UV 흡수제는 당업자에게 잘 알려진 임의의 UV 흡수제, 예를 들어 벤조트리아졸, 벤조트리아진, 벤조페논 또는 살리실산 유도체일 수 있다.
또한, 기판이 플라스틱 기판일 때, 플라스틱 기판의 황변 (yellowing)을 방지하기 위하여, UV 광을 흡수할 수 있는 무기 미립자가 하드 코트 용액에 선택적으로 첨가될 수 있다. 무기 미립자는 예를 들어, 아연 옥사이드, 스트론튬 티타네이트, 지르코니아, 알루미나, 티타늄 디옥사이드, 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트 또는 칼슘 카보네이트 또는 그 혼합물일 수 있고, 이 중 티타늄 디옥사이드, 지르코니아, 알루미나, 아연 옥사이드 또는 그 혼합물이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 상기 무기 미립자의 입자 크기는 일반적으로 약 1nm 내지 약 100nm, 바람직하게는 약 20nm 내지 약 50nm의 범위이다.
광 확산 효과를 향상시키기 위하여, 기판 (12)의 제1 표면 (15) 상에 제1 하드 코트층은 요철 구조를 가지며, 확산층 (13) 역할을 한다. 확산층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 당업자에게 잘 알려진 임의의 방법일 수 있으며, 예를 들어 스크린 프린팅, 코팅, 스프레이 코팅 또는 엠보싱 가공 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 따르면, 확산층 (13)은 기판 (12)의 제1 표면 (15) 상에 요철 구조 및 유기 입자 (14)를 함유하는 제1 하드 코트층 (13)을 코팅하여 형성된다. 광이 투과하는 것을 허용하기 위하여, 확산층은 무색 투명한 것이 바람직하고, 확산층의 두께는 약 2㎛ 내지 약 20㎛의 범위, 바람직하게는 약 5㎛ 내지 약 10㎛의 범위이다.
본 발명에 따르면, 확산층 (13)에 포함된 유기 입자 (14)의 모양은 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어 구형 또는 타원형 또는 불규칙한 형태일 수 있고, 이 중 구형이 바람직하다. 유기 입자는 약 2 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 바람직하게는 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 범위의 단일 평균 입자 크기를 갖는다. 보다 바람직하게는, 유기 입자는 약 5, 8 및 10 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는다. 유기 입자는 빛 산란 효과를 제공한다. 내긁힘성 광학 필름의 휘도를 향상시키기 위해, 본 발명에 사용되는 유기 입자는 매우 균일한 입자 크기를 갖는다. "매우 균일한 입자 크기"라는 용어는 이는 입자들의 평균 입자 크기의 약 ±5% 이내의 범위, 바람직하게는 약 ±4% 이내의 범위의 입자 크기 분포를 갖는 유기 입자를 일컫는다. 예를 들어, 만약 약 10 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 유기 입자가 사용된다면, 확산층에서 유기 입자의 입자 크기 분포는 약 9.5 ㎛ 내지 약 10.5 ㎛ 이내의 범위이다. 약 15 ㎛의 평균 입자 크기와 선행 기술에 사용된 약 1 ㎛ 내지 약 30 ㎛ 내의 입자 크기 분포를 갖는 유기 입자와 비교할 때, 본 발명에 사용된 유기 입자는 단일 평균 입자 크기를 가질 뿐 아니라 입자 크기 분포는 상대적으로 좁아서, 본 발명은 유기 입자의 입자 크기의 상당한 차이로 인한, 과도하게 큰 빛 산란 범위에 의해 일어나는 광원의 낭비를 피할 수 있고, 이에 따라 광학 필름의 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 확산층 내에서 유기 입자의 분포는 특별히 한정되지 않고 바람직하게는 도 2에 나타난 바와 같이, 유기 입자는 단일층에 균일하게 분포되어 있다. 단일층의 균일한 분포는 원료 비용을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 광원의 낭비를 줄일 수 있어, 광학 필름의 휘도를 향상시킬 수 있다. 유기 입자는 제1 하드 코트층 형성을 위한 하드 코트 용액의 고형분 함량 100 중량부에 대해 약 0.1 중량 부 내지 약 28 중량부의 양으로 사용된다.
본 발명에 사용되는 유기 입자는 중합 단위로서 적어도 하나의 단관능성 아크릴레이트 단량체 및 적어도 하나의 다관능성 아크릴레이트 단량체를 포함하는 폴리아크릴레이트 수지로 형성되고, 여기서 다관능성 아크릴레이트 단량체는 사용되는 단량체의 총중량에 대해 30 내지 70 중량%의 양으로 존재한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 다관능성 단량체가 사용되고, 그러한 단량체는 서로 가교 반응이 진행되며, 얻어진 유기 입자의 가교도가 증진될 수 있다. 그러므로, 유기 입자의 경도는 증진되어 유기 입자의 내긁힘성 및 내마모성이 향상되고 입자의 내용매성이 향상된다.
본 발명에 적합한 단관능성 아크릴레이트 단량체는 메틸 메타크릴레이트 (MMA), 부틸 메타크릴레이트, 2-페녹시 에틸 아크릴레이트, 에톡시화 2-페녹시 에틸 아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 시클릭 트리메틸올프로판 포르말 아크릴레이트, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 포스페이트, 히드록시에틸 아크릴레이트 (HEA) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA) 및 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 적합한 다관능성 아크릴레이트 단량체는 히드록시피발릴 히드록시피발레이트 디아크릴레이트, 에톡시화 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트, 에톡시화 디프 로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 프로폭시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀-A 디메타크릴레이트, 2-메틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 에톡시화 2-메틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 (EGDMA), 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 에톡시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 프로폭시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 알릴화 시클로헥실 디메타크릴레이트, 이소시아누레이트 디메타크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 프로폭시화 글리세롤 트리메타크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트 및 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 확산층 내에 포함된 유기 입자 (14)는 메틸 메타크릴레이트 및 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트를 포함하는 단량체로 형성된 폴리아크릴레이트 수지 입자이고, 여기서 메틸 메타크릴레이트 단량체 대 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 단량체 중량비는 70:30, 60:40, 50:50, 40:60 또는 30:70일 수 있다. 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 단량체의 양이 단량체의 전체량에 대해 약 30 중량% 내지 약 70 중량%일 때, 바람직한 가교도를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 제1 하드 코트층을 형성하기 위한 하드 코트 용액이 경화제를 포함하면 유기 입자 (14)는 카르복시기(-COOH), 히드록실기(-OH) 또는 아미노기(-NH2)를 더 포함하여, 제1 하드 코트층을 형성하기 위한 하드 코트 용액 내에서 입자 (14) 및 경화제 사이의 접착을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 유기 입자는 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA) 또는 메타크릴레이트 단량체를 포함하는 단량체로부터 제조될 수 있다.
본 발명의 내긁힘성 광학 필름이 다른 필름에 의해 긁히는 것을 방지하기 위해, 본 발명의 기판 (12)의 제2 표면 (16)은 매끄러운 표면을 갖는 내긁힘층 (11)로서 제2 하드 코트층으로 코팅된다. 상기 내긁힘층 (11)은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 바람직하게는 약 3 ㎛ 내지 약 6 ㎛ 범위의 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 내긁힘성 광학 필름의 확산층 또는 내긁힘층은 당업자에게 잘 알려진 임의의 방법에 따라 제작될 수 있고, 예를 들어 다음의 단계를 포함하는 방법일 수 있다:
(Ⅰ) UV 경화 수지; 열경화성 수지, 열가소성 수지 및 그 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 수지; 유기 입자; 용매; 및 대전방지제 및 선택적으로 통상의 첨가제를 혼합하여 콜로이드 하드 코트 용액을 제공하는 단계;
(Ⅱ) 상기 하드 코트 용액을 기판의 표면에 코팅하여 코팅을 제공하는 단계;
(Ⅲ) 상기 코팅된 기판을 오븐에 넣어 용매를 증발시키고 열경화성 수지의 경화점 이상의 상승된 온도에서 몇 분 동안 기판을 가열하여 열경화성 중합을 수행하는 단계; 및
(Ⅳ) 광 중합을 개시하기 위해 에너지선으로 코팅을 조사하여 하드 코트층을 제공하는 단계, 여기서 에너지선의 강도는 약 100 내지 약 1000 mJ/cm2, 바람직하게는 약 200 내지 약 800 mJ/cm2이다.
원한다면, 상기 단계는 복수의 하드 코트층을 제공하기 위해 반복될 수 있다.
본 발명에 따른 내긁힘성 광학 필름은 양호한 빛 투과율, 즉 JIS K7136 표준 방법에 따라 측정되었을 때, 약 70% 내지 약 95% 범위의 투과율이다. 나아가, 휘도 향상 필름의 주상 줄무늬를 흐리게 하기 위하여 본 발명에 따른 내긁힘성 광학 필름은 어느 정도 빛을 확산시키는데, JIS K7136 표준 방법에 따라 측정되었을 때 약 8% 내지 약 97%, 바람직하게는 약 30% 내지 약 75%의 헤이즈를 갖는다. 추가적으로, 내긁힘성 광학 필름의 제1 및 제2 하드 코트층은 JIS K5400 표준 방법에 따라 측정되었을 때, 108 내지 1012 Ω/□(스퀘어) 범위의 표면 저항력 및 3H 이상의 연필 경도를 갖는다.
본 발명의 내긁힘성 광학 필름은 휘도 향상 필름을 갖는 백라이트 모듈에서 사용될 수 있고, 휘도 향상 필름의 발광 표면 위에 위치할 수 있다. 도 3에 나타난 바와 같이, 도 2에 나타낸 내긁힘성 광학 필름은 휘도 향상 필름 (300) 위에 적 층된다. 본 발명에 따른 내긁힘성 광학 필름은 기판의 표면 위에 본 발명에 따른 하드 코트 용액으로 형성된 하드 코트층을 갖는다. 하드 코트층은 광학 필름의 경도를 효과적으로 향상시키고 접촉 수단을 보호하고 또한 휨 없이 매끄러운 표면을 제공하여 광학 특성이 영향받는 것을 피할 수 있다. 나아가, 기판의 표면이 요철 구조의 코팅을 갖기 때문에, 본 발명에 따른 내긁힘성 광학 필름은 확산 기능도 갖는다. 또한, 상기 층 내의 유기 입자는 균일한 입자 크기를 가지고 있기 때문에, 광원 일부의 낭비를 줄일 수 있고 광학 필름의 휘도가 향상될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 광학 필름은 디스플레이의 백라이트 모듈에서 보호 확산 필름으로 사용될 수 있다.
또한, 다양한 광학 필름에서, 휘도 향상 필름은 상대적으로 고가이므로 새롭게 개발되는 백라이트 모듈 구조에서, 다른 광학 필름 및 그 조합으로 변형이 이루어져, 휘도 향상 필름을 대체하고 비용을 감소시킨다. 예를 들어, 액정 디스플레이에서, 2 또는 3개의 확산 필름은 휘도 향상 필름의 위 및 아래에 각각 위치한 2개의 확산 필름을 갖는 휘도 향상 필름의 통상의 디자인을 대체하기 위해 사용되었다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 내긁힘성 광학 필름은 광 확산 기능 및 우수한 휘도 모두를 나타내기 때문에, 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 내긁힘성 광학 필름은 다른 확산기와 조합하여 휘도 향상 필름을 갖는 통상의 디자인의 대체물로서 하부 확산기 (500) 위에 직접 적층될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 추가적으로 예시하기 위해 사용되나 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니다. 당업자에 의해 쉽게 달성될 수 있는 변형이나 변경은 명세서 및 첨부된 청구항의 기재의 범위 내에 있다.
제조예 1
UV 경화형 수지 제형 A의 제조: 250㎖의 유리병에 40g의 톨루엔을 넣었다. 고속으로 교반하면서 하기 물질들을 순서대로 첨가하여 약 60%의 고형분 함량을 갖는 100g의 UV 경화형 수지 제형을 제조하였다: 10g의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 2g의 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 14g의 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 올리고머: 30g의 지방족 우레탄 헥사아크릴레이트 [Etercure 6415-100, Eternal Co.] 및 광 개시제: 4g의 1-히드록시 시클로헥실 페닐 케톤.
제조예 2
UV 경화형 수지 제형 B의 제조: 250㎖의 유리병에 34g의 톨루엔과 6g의 부타논을 넣었다. 고속으로 교반하면서 하기 물질들을 순서대로 첨가하여 약 60%의 고형분 함량을 갖는 100g의 UV 경화형 수지 제형을 제조하였다: 16g의 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 2g의 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 20g의 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 올리고머: 18g의 지방족 우레탄 헥사아크릴레이트 [Etercure 6112-100, Eternal Co.] 및 광 개시제: 4g의 1-히드록시 시클로헥실 페닐 케톤.
제조예 3
제1 하드 코트층 ( 확산층 )
250㎖의 유리병에 용매로서 24g의 톨루엔과 8g의 부타논을 넣었다. 고속으로 교반하면서 하기 물질들을 순서대로 첨가하여 총 중량 약 100g과 약 40%의 고형분 함량을 갖는 코팅 물질을 제조하였다: 8㎛의 평균 입자 크기를 갖는 4g의 아크릴 입자 [SSX-108, SEKISUI PLASTICS Co.; 메틸 메타크릴레이트와 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 50:50으로 제조되며, 8㎛±5%의 입자 크기를 갖는 고가교성 유기 입자]; 제조예 1에서 제조된 40g의 UV 경화성 수지 제형 A (약 60%의 고형분 함량을 가짐. Eternal Company); 열경화성 수지: 20g의 폴리메타크릴 폴리올 수지 [Eterac 7361-ts-50, Eternal Company](약 50%의 고형분 함량을 가짐); 2g의 경화제 [Desmodur 3390, Bayer Co.](약 75%의 고형분 함량을 가짐); 및 2g의 대전방지제 [GMB-36M-AS, Marubishi Oil Chem. Co., Ltd](약 20%의 고형분 함량을 가짐). 상기 코팅 물질을 188㎛ 두께의 PET 기판 [U34, TORAY Co.] 위에 RDS 바 코터 (Bar Coater) #6을 이용하여 코팅하였고, 110℃에서 1분간 건조한 후, UV 노광 장치 [Fusion UV, F600V, 600W/인치, H형 램프 광원]에서 100% 파워셋, 15m/분의 속도에서 200mJ/㎠의 에너지선으로 노광함으로써 건조시켜, 약 8㎛의 코팅 두께를 갖는 제1 하드 코트층 (확산층)을 얻었다.
제조예 4
제1 하드 코트층 ( 확산층 )
250㎖의 유리병에 용매로서 24g의 톨루엔과 8g의 부타논을 넣었다. 고속으로 교반하면서 하기 물질들을 순서대로 첨가하여 총 중량 약 102g과 약 40%의 고형분 함량을 갖는 코팅 물질을 제조하였다: 8㎛의 평균 입자 크기를 갖는 6g의 아크릴 입자 [SSX-108, SEKISUI PLASTICS Co.; 메틸 메타크릴레이트와 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 50:50으로 제조되며, 8㎛±5%의 입자 크기를 갖는 고가교성 유기 입자]; 제조예 1에서 제조된 40g의 UV 경화성 수지 제형 A (약 60%의 고형분 함량을 가짐. Eternal Company); 열경화성 수지: 20g의 폴리메타크릴 폴리올 수지 [Eterac 7361-ts-50, Eternal Company](약 50%의 고형분 함량을 가짐); 2g의 경화제 [Desmodur 3390, Bayer Co.](약 75%의 고형분 함량을 가짐); 및 2g의 대전방지제 [GMB-36M-AS, Marubishi Oil Chem. Co., Ltd](약 20%의 고형분 함량을 가짐). 상기 코팅 물질을 188㎛ 두께의 PET 기판 [U34, TORAY Co.] 위에 RDS 바 코터 #6을 이용하여 코팅하였고, 110℃에서 1분간 건조한 후, UV 노광 장치 [Fusion UV, F600V, 600W/인치, H형 램프 광원]에서 100% 파워셋, 15m/분의 속도에서 200mJ/㎠의 에너지선으로 노광함으로써 건조시켜, 약 8㎛의 코팅 두께를 갖는 제1 하드 코트층 (확산층)을 얻었다.
제조예 5
제1 하드 코트층 ( 확산층 )
250㎖의 유리병에 용매로서 24g의 톨루엔과 8g의 부타논을 넣었다. 고속으로 교반하면서 하기 물질들을 순서대로 첨가하여 총 중량 약 106g과 약 40%의 고형분 함량을 갖는 코팅 물질을 제조하였다: 10㎛의 평균 입자 크기를 갖는 10g의 아크릴 입자 [SSX-108, SEKISUI PLASTICS Co.; 메틸 메타크릴레이트와 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 50:50으로 제조되며, 10㎛±5%의 입자 크기를 갖는 고가교성 유기 입자]; 제조예 1에서 제조된 40g의 UV 경화성 수지 제형 A (약 60%의 고형분 함량을 가짐. Eternal Company); 열경화성 수지: 20g의 폴리메타크릴 폴리올 수지 [Eterac 7361-ts-50, Eternal Company](약 50%의 고형분 함량을 가짐); 2g의 경화제 [Desmodur 3390, Bayer Co.](약 75%의 고형분 함량을 가짐); 및 2g의 대전방지제 [GMB-36M-AS, Marubishi Oil Chem. Co., Ltd](약 20%의 고형분 함량을 가짐). 상기 코팅 물질을 188㎛ 두께의 PET 기판 [U34, TORAY Co.] 위에 RDS 바 코터 #6을 이용하여 코팅하였고, 110℃에서 1분간 건조한 후, UV 노광 장치 [Fusion UV, F600V, 600W/인치, H형 램프 광원]에서 100% 파워셋, 15m/분의 속도에서 200mJ/㎠의 에너지선으로 노광함으로써 건조시켜, 약 8㎛의 코팅 두께를 갖는 제1 하드 코트층 (확산층)을 얻었다.
실시예 1, 2 및 3
제2 하드 코트층 ( 내긁힘층 )
250㎖의 유리병에 용매로서 26g의 부타논을 넣었다. 고속으로 교반하면서, UV 경화형 수지: 제조예 2에서 제조된 26g의 UV 경화형 수지 제형 B (약 60%의 고형분 함량을 가짐, Eternal Company); 열경화성 수지: 26g의 폴리메타크릴 폴리올 수지 [Eterac 7365-s-30, Eternal company](약 30%의 고형분 함량을 가짐); 2g의 경화제 [Desmodur 3390, Bayer Co.](약 75%의 고형분 함량을 가짐); 및 2g의 대전방지제 [GMB-36M-AS, Marubishi Oil Chem. Co., Ltd](약 20%의 고형분 함량을 가짐)을 첨가하여, 총 중량 약 80g과 약 30%의 고형분 함량을 갖는 코팅 물질을 제조하였다. 상기 코팅 물질을 제조예 3, 4, 및 5에서 제조된 제1 하드 코트층으로 코팅된 각각의 PET 기판의 다른 쪽 표면 위에 RDS 바 코터 #6을 이용하여 코팅하였 고, 110℃에서 1분간 건조한 후, UV 노광 장치 [Fusion UV, F600V, 600W/인치, H형 램프 광원]에서 100% 파워셋, 15m/분의 속도에서 200mJ/㎠의 에너지선으로 노광함으로써 건조시켜, 약 6㎛의 코팅 두께를 갖는 제2 하드 코트층 (내긁힘층)을 각각 얻었다. 결과물인 실시예 1, 2 및 3의 내긁힘성 광학 필름은 각각 202㎛, 202㎛ 및 202㎛의 총 필름 두께를 가졌고, 다양한 특성에 대해 시험하였으며, 얻어진 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.
비교예 1
기판 표면 위의 확산층에 200㎛의 두께와 1 내지 10㎛의 입자 크기 분포를 갖는 유기 입자를 갖는 시판중인 보호 확산 필름 [PBS632L, Keiwa Co.]의 다양한 특성에 대해 시험하였으며, 얻어진 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.
비교예 2
기판 표면 위의 확산층에 200㎛의 두께와 1 내지 20㎛의 입자 크기 분포를 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트 입자를 갖는 시판중인 보호 확산 필름 [D117VGZ, Tsujiden Co.]의 다양한 특성에 대해 시험하였으며, 얻어진 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.
비교예 3
기판 표면 위의 확산층에 205㎛의 두께와 1 내지 20㎛의 입자 크기 분포를 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트 입자를 갖는 시판중인 보호 확산 필름 [JS-153R, SKC Co.]의 다양한 특성에 대해 시험하였으며, 얻어진 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.
시험 방법 A:
필름 두께 시험: 코팅 두께 게이지 (PIM-100, TESA Corporation)를 이용하여 1N의 압력 접촉 하에 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 필름 두께를 측정하였다. 그 결과는 상기에 기록하였다.
시험 방법 B:
헤이즈 및 총 투과율 시험: JIS K7136 표준법에 따라, 상기 시험 샘플들의 헤이즈 (Hz) 및 총 투과율 (Tt)을 NDH 5000W 헤이즈 미터 (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.)를 이용하여 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나열되어 있다.
연필 경도 시험: JIS K-5400 법에 따라, 상기 시험 샘플들을 연필 경도 시험기 [Elcometer 3086, SCRATCH BOY]를 이용하여 미츠비시 연필 (2H, 3H)로 시험하였다. 시험 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.
표면 저항력 시험: 샘플들의 표면 저항력을 초단열 측정기 [Superinsulation Meter, EASTASIA TOADKK Co., SM8220&SME-8310, 500V]를 이용하여 측정하였다. 시험 조건은 23±2℃, 55±5% RH였다. 시험 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.
내마모성 시험: 선형 연마기 [Linear Abraser, TABER 5750]를 사용하였고, 시험되는 3M BEF-Ⅲ-10T 필름 (20㎜ 길이 × 20㎜ 폭)을 600g의 플랫폼 (면적: 20㎜ 길이 × 20㎜ 폭) 위에 고정시켰다. 상기 필름의 프리즘 구조층을 위로 향하게 하여, 시험되는 필름의 내긁힘층에 고압이 가해지도록 내마모성을 시험하였다. 내마모성 시험은 2인치의 시험 경로에서 분당 10회의 속도로 10회 수행하였다. 시험 결과는 하기 표 1에 나열되어 있다.
휨 시험: 시험 필름을 100㎜ 길이 × 100㎜ 폭을 갖는 평평한 필름으로 자르고, 120℃의 오븐에 10분간 놓은 후, 꺼내어서 실온에 방치하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 틈 게이지 (기록 단위: ㎜, 기록 방식: 예를 들면, 0;0;0;0)로 4군데 모퉁이에서의 휨 정도를 측정하였고, 이로부터 시험 샘플의 내열성 및 휨 저항성 특성을 평가하였다. 시험 결과는 하기 표 1에 나열되어 있다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
헤이즈, Hz(%) 36.30 50.35 71.30 34.20 45.71 61.44
총 광 투과율,
Tt(%)		 90.50 91.56 92.40 89.85 91.18 93.00
연필 경도
(제1 확산층)		 3H 3H 3H 2H 2H 2H
연필 경도
(제2 확산층)		 3H 3H 3H 2H 3H 2H
표면 저항력 Ω/□
(제1 확산층)		 6.5×1011 3.8×1011 4.7×1011 7.4×1012 2.3×1011 6.3×1016
표면 저항력 Ω/□
(제2 확산층)		 7.3×1010 6.5×1010 4.7×1010 1.3×1012 1.8×1012 2.6×1013
확산층의 내마모성
시험		 긁힘 없음 긁힘 없음 긁힘 없음 심한 긁힘 긁힘 없음 심한 긁힘
휨 시험(㎜)
(120℃, 10분)		 0;0;0;0 0;0;0;0 0;0;0;0 0.1;0.1;
0.1;0.1		 0.1;0.1;
0.1;0.1		 0.2;0.2;
0.2;0.2
표 1에 따르면, 실시예 및 비교예의 결과는 본 발명의 내긁힘성 광학 필름이 바람직한 대전방지 특성과 높은 경도 특성을 가지고, 휨 없는 바람직한 표면 평탄성을 가져서, 상기 광학 특성이 영향받는 것을 방지한다는 것을 나타낸다.
시험 방법 C:
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 필름, 및 이터널 컴퍼니에서 제조된 확산 필름 [DI-780A] 및 휘도 향상 필름 [PF-96S-188]을 백라이트 소스 (backlight source)와 조립하여 휘도를 평가하기 위한 다양한 모듈을 형성하였다.
원래의 백라이트 소스: 22" 사이드형 백라이트 소스에 기초하며, 도광판 위에 1개의 확산 필름을 배열하고, 도광판의 양측에 2개의 냉각 양극 형광 램프 (CCFL)와 램프 반사기를 배열하고, 1개의 확산 필름 (DI-780A)과 1개의 휘도 향상 필름 (PF-96S-188)을 상기 도광판 위에 둠으로써 제조하였다.
휘도 측정 방법: 백라이트 소스 및 모듈의 중앙 휘도 (cd/㎡) 및 13군데의 휘도를 상기 백라이트 소스로부터 50㎝ 거리에서 2°각 [Topcon Company, SC-777] 및 정상 방향 (즉, 0°각에서)에서 휘도계 (luminance meter)로 측정하였다. 13군데의 휘도 균일성은 하기 방식으로 계산하였다: 상기 13군데 휘도 시험으로부터 얻은 최소 휘도값을 최대 휘도값으로 나눈 후 100을 곱하였다 (즉, 최소 휘도값/최대 휘도값 × 100%). 그 결과를 표 2 및 표 3에 나열하였다.
22" 사이드형 백라이트 소스 중앙 휘도
(cd/㎡)		 13군데 휘도 균일도
(%)
백라이트 소스 6,480 85.0
백라이트 소스 + 실시예 1의
필름 1개		 6,350 86.3
백라이트 소스 + 실시예 2의
필름 1개		 6,286 86.5
백라이트 소스 + 실시예 3의
필름 1개		 6,250 86.8
백라이트 소스 + 비교예 1의
필름 1개		 6,220 85.8
백라이트 소스 + 비교예 2의
필름 1개		 6,156 86.0
백라이트 소스 + 비교예 3의
필름 1개		 5,962 86.2
표 2로부터, 원래의 22" 사이드형 백라이트 소스는 6,480 cd/㎡의 중앙 휘도를 가지며, 실시예 1, 2 및 3의 필름 1개가 추가로 사용된다면, 그 결과 중앙 휘도값은 각각 6,350cd/㎡, 6,286cd/㎡ 및 6,250cd/㎡가 된다는 것을 알 수 있다; 비교예 1, 2 및 3의 필름 1개가 추가로 사용된다면, 그 결과 중앙 휘도값은 각각 6,220cd/㎡, 6,156cd/㎡ 및 5,962cd/㎡가 된다. 명확하게, 비교예 1 내지 3의 필름과 비교하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3의 필름은 더 좋은 휘도로 원래의 백라이트 소스를 전달한다. 아울러, 표 2의 데이터는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 필름이 더 좋은 13군데 휘도 균일도를 얻는다는 것을 명확하게 보여준다. 따라서, 본 발명의 광학 필름은 LCD 및 노트북의 백라이트 모듈에 적용할 수 있고, 빛을 효과적으로 확산시켜 원하는 휘도를 제공할 수 있으며, 따라서 종래 디자인 대신에 사용될 수 있다.
도 1은 다양한 광학 필름을 포함하는 백라이트 모듈의 단순화된 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내긁힘성 광학 필름의 구현예의 개략도이다.
도 3은 휘도 향상 필름과 조합된 본 발명에 따른 내긁힘성 광학 필름의 개략도이다.
도 4는 하부 확산 필름과 조합된 본 발명에 따른 내긁힘성 광학 필름의 개략도이다.

Claims (29)

  1. (a) 제1 표면 및 제2 표면을 가지는 투명 기판;
    (b) 요철 구조를 가지고 유기 입자를 함유하는 제1 하드 코트층으로 이루어지며, 상기 기판의 제1 표면 상에 위치하는 확산층; 및
    (c) 매끄러운 표면을 가지고 제2 하드 코트층으로 이루어지며, 상기 기판의 제2 표면 상에 위치하는 내긁힘층을 포함하고,
    상기 제1 하드 코트층 내의 유기 입자는 중합 단위로서 적어도 하나의 단관능성 아크릴레이트 단량체 및 적어도 하나의 다관능성 아크릴레이트 단량체를 포함하는 폴리아크릴레이트 수지로 형성되며, 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 사용된 단량체 총중량에 대해 30 내지 70 중량%의 양으로 존재하고, 상기 유기 입자는 단일 평균 입자 크기를 가지며, 평균 입자 크기의 ±5% 내 범위의 입자 크기 분포를 갖는 내긁힘성 광학 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하드 코트층은 열 및 UV 방사 모두로 이중 경화하는 방식으로 처리된 하드 코트 용액으로 형성되고, 제1 및 제2 하드 코트층을 형성하는데 이용되는 상기 하드 코트 용액은 동일하거나 다르며, 대전방지제, UV 경화 수지, 및 열경화성 수지 및 열가소성 수지 및 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 수지로 각각 이루어지는 내긁힘성 광학 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 입자는, 상기 제1 하드 코트층을 형성하기 위한 하드 코트 용액의 고형분 함량 100 중량부당 0.1 중량부 내지 28 중량부의 양으로 사용되는 내긁힘성 광학 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 입자는 입자의 평균 입자 크기의 ±4% 내 범위의 입자 크기 분포를 가지는 내긁힘성 광학 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 입자는 2㎛ 내지 20㎛ 범위의 평균 입자 크기를 가지는 내긁힘성 광학 필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 단관능성 아크릴레이트 단량체는 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-페녹시 에틸 아크릴레이트, 에톡시화 2-페녹시 에틸 아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 시클릭 트리메틸올프로판 포르말 아크릴레이트, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 포스페이트, 메타크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 내긁힘성 광학 필름.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 히드록시피발일 히드록시피발레이트 디아크릴레이트, 에톡시화 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트, 에톡시화 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 프로폭시화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀-A 디메타크릴레이트, 2-메틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 에톡시화 2-메틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 에톡시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 프로폭시화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 알릴화 시클로헥실 디메타크릴레이트, 이소시 아누레이트 디메타크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 프로폭시화 글리세롤 트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 트리스(아크릴옥시에틸)이소시아누레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 내긁힘성 광학 필름.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리아크릴레이트 수지는 메틸 메타크릴레이트 및 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트를 함유하는 단량체로 형성되는 내긁힘성 광학 필름.
  9. 청구항 2에 있어서,
    대전방지제는 에폭시 글리세린 지방산 에스테르, 4급 아민 화합물, 지방족 아민 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 실록산 및 알코올 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 내긁힘성 광학 필름.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 UV 경화 수지는 하나 이상의 관능기를 갖는 아크릴레이트 단량체를 적어도 하나 포함하는 내긁힘성 광학 필름.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 아크릴레이트 단량체는 메타크릴레이트 단량체, 아크릴레이트 단량체, 우레탄 아크릴레이트 단량체, 폴리에스테르 아크릴레이트 단량체 또는 에폭시 아크릴레이트 단량체인 내긁힘성 광학 필름.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 UV 경화 수지는 아크릴레이트 올리고머를 추가로 포함하는 내긁힘성 광학 필름.
  13. 청구항 2에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 히드록실 및 카르복시기-함유 폴리에스테르 수지, 히드록실 또는 카르복시기-함유 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리메타크릴레이트 수지, 폴리아미드 수지, 플루오로 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 내긁힘성 광학 필름.
  14. 청구항 2에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 폴리에스테르 수지, 폴리메타크릴레이트 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 내긁힘성 광학 필름.
  15. 청구항 2에 있어서,
    제1 및 제2 하드 코트층을 형성하기 위한 하드 코트 용액은 경화제, 광 개시제, 형광 증백제, UV 흡수제, 평활제, 습윤제, 분산제, 안정화제 및 무기 미립자로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 각각 추가로 포함하는 내긁힘성 광학 필름.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 경화제는 디이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트인 내긁힘성 광학 필름.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명 기판은 유리 기판 또는 플라스틱 기판인 내긁힘성 광학 필름.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 플라스틱 기판은 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리시클로올레핀 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리우레탄 수지, 트리아세테이트 셀룰로오스 (TAC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 내긁힘성 광학 필름.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 플라스틱 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리시클로올레핀 수지, 트리아세테이트 셀룰로오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 내긁힘성 광학 필름.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 내긁힘층은 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 두께를 가지는 내긁힘성 광학 필름.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 내긁힘층은 3㎛ 내지 6㎛ 범위의 두께를 가지는 내긁힘성 광학 필름.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산층은 2㎛ 내지 20㎛ 범위의 두께를 가지는 내긁힘성 광학 필름.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 확산층은 5㎛ 내지 10㎛ 범위의 두께를 가지는 내긁힘성 광학 필름.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하드 코트층은 108 내지 1012 Ω/□ 범위의 표면 저항력을 갖는 내긁힘성 광학 필름.
  25. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하드 코트층은 JIS K 5400 표준 방법에 따라 측정했을 때 3H 이상의 연필 경도를 갖는 내긁힘성 광학 필름.
  26. 청구항 1에 있어서,
    JIS K 7136 표준 방법에 따라 측정했을 때 8% 내지 97%의 헤이즈를 갖는 내긁힘성 광학 필름.
  27. 청구항 1에 있어서,
    제1 하드 코트층 내에 함유된 유기 입자는 5㎛ 내지 10㎛ 범위의 단일 평균 입자 크기를 가지는 내긁힘성 광학 필름.
  28. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 입자는 확산층 내에 단일층으로 균일하게 분포되는 내긁힘성 광학 필름.
  29. 청구항 1에 있어서,
    보호 확산 필름으로서 디스플레이 장치에 사용되는 내긁힘성 광학 필름.
KR1020080055238A 2007-06-12 2008-06-12 매우 균일한 입자 크기를 갖는 유기 입자를 포함하는내긁힘성 광학 필름 KR101174951B1 (ko)

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